Question

光合作用是地球上最重要的化学反应。下图表示水稻细胞中与光合作用相关的结构和生理过程，图中的PSⅡ和PS Ⅰ为叶绿素类胡萝卜素蛋白质构成的复合体。回答下列问题：

（1）图中的PS Ⅱ色素复合体，其核心是一个叶绿素a分子。当复合体中的各种色素将吸收的光能传递到叶绿素a上，使叶绿素a分子活化，释放出高能电子（e^-），e^-经一系列传递后，最终与X__________结合形成NADPH。

甲结构为__________，是发生图中反应过程的场所。甲结构内H⁺的来源，除__________产生外，还有从叶绿体基质中吸收，其中后者需要__________直接提供能量。

（2）光呼吸是植物在光照条件下发生的一个生理过程，该过程可通过耗费光合作用的中间产物降低光合速率，最终导致植物产量下降。人们认为在干旱地区喷施低浓度的NaHSO₃溶液提高作物产量与光呼吸有关。科研人员以水稻为实验材料进行了研究，相关实验方案和结果如下表所示。

组别	干旱处理	低NaHSO3溶液	叶绿素含量 （mg/cm^2）	光呼吸速率 （umol CO2/m^2·s）	表观光合速率 （umol CO2/m^2·s）
第1组	施加	喷施	2．03	0．69	3．92
第2组	施加	未喷施	1．83	0．98	2．56
对照组	（1）	（2）	1．81	0．78	3．97

①对照组的实验条件（1）和（2）分别是___________________。

②对比第1组和第2组的数据，解释干旱地区喷施低浓度的NaHSO₃溶液提高作物产量的原因：__________________。

③分析，第1组光合速率低于对照组的主要原因是__________________。

④某同学选用95%的乙醇作为层析液对水稻叶片进行叶绿体色素的分离实验，结果也获得了4条色素带，原因是__________________。

Answer

NADP+、H+ 类囊体膜（或光合膜） 水在光下裂解 高能电子 未施加、未喷施 一方面提高了叶绿素含量，促进光反应，提高光合速率，另一方面，通过降低光呼吸速率，使光合作用的中间产物耗费减少 干旱，气孔开度减小，吸收二氧化碳速率降低，光合速率下降 四种色素在95%的乙醇中的溶解度不同，随乙醇在滤纸条上的扩散速率不同

【解析】

图示表示光反应的过程，其中甲为类囊体薄膜，X表示H+和NADP+。

（1）光反应阶段高能电子（e-）与NADP+、H+结合形成NADPH。甲是类囊体膜，是光反应的场所。据图可知甲结构内H+有水在光下裂解和从叶绿体基质中主动吸收2个来源，其中从叶绿体基质中吸收H+需要高能电子直接提供能量。

（2）①空白对照应不进行干旱处理，也不喷施低NaHSO3溶液。

②干旱地区喷施低浓度的NaHSO3溶液提高了叶绿素含量，降低了光呼吸速率，提高作物的产量。

③与对照组相比，干旱组，气孔开放度小，吸收CO2速率低，光合速率慢。

④四种色素在95%的乙醇中的溶解度不同，随乙醇在滤纸条上的扩散速率不同，故用95%的乙醇作为层析液对水稻叶片进行叶绿体色素的分离实验，结果也获得了4条色素带。